5.4 Reformer og revisjon
5.4.2 Kirkekommisjonen av 1859
Tendo em conta o número de amostras que contêm adulterantes, modelos PLSR foram desenvolvidos para determinar o teor dos seguintes adulterantes: fenacetina, benzocaína, cafeína, levamisol, lidocaína e aminopirina. Os gráficos com valores de referência versus valores estimados pelo modelo são apresentados na Figura 18. Pela Tabela 11 foi possível observar que foram alcançadas correlações aceitáveis com coeficientes de determinação com valores superiores a 0,83, com exceção do composto levamisol.
Figura 18: Valores de referência versus valores estimados para a determinação de adulterantes pelo modelo PLSR. Amostras de calibração (○) e validação (▲).
Fenacetina foi o adulterante encontrado na maior parte das amostras do conjunto de dados (ver Tabela 3, presente no item 4.3). Como consequência do grande número de amostras disponíveis para o desenvolvimento do modelo PLSR, a fenacetina exibiu os melhores resultados para figuras de mérito quando comparada com os demais adulterantes estudados (Tabela 11).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 Valor de Referência (% m/m) Va lo r Es ti m a d o (% m /m ) Fenacetina 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 40 Valor de Referência (% m/m) Va lo r Es ti m a d o (% m /m ) Aminopirina 45 0 5 10 15 20 25 30 -5 0 5 10 15 20 30 Valor de Referência (% m/m) Va lo r Es ti m a d o (% m /m ) Cafeína 25 1 3 4 5 6 Valor de Referência (% m/m) Benzocaína 2 7 8 9 0 0 2 4 6 8 9 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 Valor de Referência (% m/m) Lidocaína 35 Levamisol 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 Valor de Referência (% m/m)
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Tabela 11. Figuras de mérito analíticas dos modelos PLSR para a determinação de adulterantes. Figuras de Mérito Fenacetina Benzocaína Aminopirina Lidocaína Cafeína Levamisol Exatidão (% m/m) RMSEC 1,06 0,39 0,83 1,28 0,75 2,28 RMSEP 0,73 0,23 0,55 0,72 0,64 1,66 VL* 4 6 4 8 6 8 Sensibilidade (% m/m)-1 1,30 2,32 1,77 0,518 1,02 0,46 R2 validação 0,994 0,926 0,940 0,849 0,834 0,483 MDC (%) 3,5 1,8 2,9 1,1 2,61 10,4 Incerteza média (%) 2,2 0,9 1,8 2,7 2,0 5,0 Vies** 4,36(2,60) 0,17(2,76) 5,42(2,62) 2,68(2,79) 0,38(2,98) 1,94(2,58)
*Número de variáveis latentes; ** valor de t calculado (valor de t tabelado).
Os resultados para benzocaína apresentaram erros médios menores que 0,39% (m/m) e coeficiente de determinação igual a 0,926 (Tabela 11). As principais limitações, neste caso, estão relacionadas com a estreita faixa de concentrações nas amostras do conjunto de dados que apresentaram estreita faixa de variação (de 0 a 6% (m/m)) com distribuição desigual das amostras dentro deste intervalo. Ainda assim, as estimativas do teor de benzocaína fornecidos pelo método FTIR permitiram a detecção desse adulterante nas amostras (até o limite da MDC), fornecendo ao cientista forense uma primeira estimativa sobre o seu conteúdo na amostra (nível de concentração elevado ou baixo). Conclusões análogas podem ser estendidas para o caso da aminopirina, lidocaína e cafeína.
O modelo PLSR para o levamisol apresentou o maior erro de estimativa do teor na amostra. Nesse caso, existe uma grande dispersão entre os valores de referência e os valores estimados, como mostrado na Figura 18. Testes por ANOVA foram realizados para todos os modelos de adulterantes, os quais revelaram que a regressão não foi significativa apenas para o adulterante levamisol. Este é um resultado curioso, pois o levamisol está presente em um número relevante das amostras analisadas (97 amostras) e seu teor nas amostras abrange uma faixa considerável (desde 2,5% a 42,5% (m/m)), logo deveria poder ser quantificado pelo método. No entanto, experiências adicionais envolvendo misturas preparadas com levamisol, cocaína e outros adulterantes demonstraram a absortividade molar relativamente pequena no infravermelho do levamisol com respeito a outros compostos. Este fato pode explicar os elevados erros obtidos para este adulterante.
Os resultados obtidos até aqui, indicam que o método é promissor, mas ainda é necessário investir mais esforços para alcançar a estimativa do teor desses adulterantes
40 em um maior número de amostras. Isso porque, considerando o MDC, a porcentagem das amostras que podem ser avaliadas pelos modelos construídos para a determinação de adulterantes nas amostras ultrapassa 50% dos casos só para a fenacetina, lidocaína e cafeína, como mostra a Tabela 12.
Tabela 12. Porcentagem de amostras que podem ser avaliadas pelos modelos considerando o MDC.
Adulterantes % de amostras que podem ser avaliadas pelo modelo considerando o MDC
Fenacetina 59,5 Benzocaína 14,7 Aminopirina 15,6 Lidocaína 57,5 Cafeína 51,1 5. Conclusão
Os resultados desse capítulo e o método completo foram publicados na forma de dois artigos científicos. Suas referências foram: “Quantification of Cocaine
Hydrochloride in Seized Drug Samples by Infrared Spectroscopy and PLSR,
Grobério, T.S.; Zacca, J.J.; Talhavini, M.; Braga, J.W.B.; J. Braz. Chem. Soc. 2014, 25, 1696-1703.” e “Discrimination and quantification of cocaine and adulterants in
seized drug samples by infrared spectroscopy and PLSR, Grobério, T.S.; Zacca, J.J.;
Botelho, É. D.; Talhavini, M. and Braga, J. W. B.; Forensic Sci. Int., 2015, 257, 297- 306”.
Este Capítulo apresentou uma ampla descrição de um conjunto de dados de amostras de cocaína apreendidas no Brasil, o qual é representativo do cenário de grandes apreensões de cocaína ilícita no país. A maioria das amostras mostrou pureza entre 60 e 90% (m/m), das quais 74,2% foram classificadas como cocaína base livre e 63,3% das amostras analisadas continham de 1 a 4 diferentes tipos de adulterantes.
Também foi demonstrada a utilidade da associação de FTIR com a análise PLS na ampla caracterização de amostras de cocaína, pois o método proposto é capaz de determinar simultaneamente a forma de apresentação da cocaína, o grau de oxidação, o teor de cocaína e de cinco dos adulterantes mais encontrados com valores adequados de figuras de mérito.
O método proposto neste capítulo se mostrou robusto ao longo de análises realizadas por nove meses e após a manutenção do espectrômetro. Além disso, é tão eficaz
41 quanto os métodos de referência (testes de solubilidade para determinar a forma de apresentação da cocaína e CG-DIC para quantificar cocaína e adulterantes) atualmente utilizados em análises forenses de rotina pela Polícia Federal Brasileira e pode ser útil em termos de redução de tempo e custos de análise.
Dessa forma, concluiu-se que este método é eficiente, versátil e tem capacidade de reduzir significativamente o tempo e o custo de análise em relação à análise cromatográfica. Além disso, não gera resíduos químicos beneficiando o meio ambiente. Apesar de cromatografia gasosa ser frequentemente utilizada por oferecer resultados mais precisos e exatos, a espectroscopia no infravermelho mostrou precisão semelhante, aceitável exatidão e capacidade de detecção numa faixa linear de (35% a 99%(m/m)), preenchendo os requisitos para a sua aplicação em laboratórios forenses.
Além disso, os resultados exibidos neste capítulo empregaram uma grande quantidade de amostras para a previsão e validação do modelo, permitindo uma amostragem realista e representativa de amostras de cocaína apreendidas no Brasil.
42
Capítulo 2
Correlação entre amostras de
cocaína base livre
43
Correlação entre Amostras de Cocaína Base Livre
Como destacado anteriormente, a caracterização das amostras de cocaína por meio da determinação do teor de cocaína, adulterantes e grau de oxidação é de grande importância uma vez que fornece informações sobre o modo ilegal de operação das redes de distribuição de drogas em uma determinada área. Ao mesmo tempo, outro aspecto relevante é a identificação de correlações entre investigações policiais as amostras apreendidas para estabelecer ligações entre apreensões, tentar estabelecer a origem das drogas e inferir sobre as rotas mais comuns de tráfico de drogas.
Objetivos
• Estabelecer uma metodologia que permita a correlações entre apreensões de cocaína de cocaína na forma de base livre efetuadas em todo o Brasil.
• Avaliar estratégias para analisar os dados de cromatografia gasosa acoplado com espectrometria de massas (CG-EM) para a correlações entre apreensões de cocaína de cocaína na forma de base livre.
• Propor uma abordagem estatística para estabelecer valores limites que possam decidir sobre a correlação entre amostras de cocaína base sem a necessidade de um conhecimento da população a priori.
1. Referências Bibliográficas
1.1. Processo de Produção de Cocaína
A compreensão de como pode ser feita a identificação de correlações entre amostras é iniciada entendendo o processo de produção ilícita de cocaína, que é composta por várias etapas tais como maceração de folhas de coca, extração por solvente, conversão ácido-base e purificação, como mostrado na Figura 19.
44
Figura 19: Processo de produção de cocaína.
O processo ilustrado na Figura 19 deixa traços dos solventes utilizados na produção da cocaína, que podem caracterizar cada lote de produção da droga com um perfil químico potencialmente diferente. A análise desses solventes em apreensões de cocaína ilícita tem sido proposta como uma das técnicas eficazes para identificação de perfil químico da droga.71,73 A partir dele, identificam-se similaridades entre duas amostras quaisquer, revelando quais amostras podem ser consideradas correlacionadas ou não. Poder afirmar, com níveis adequados de confiança estatística que amostras estão correlacionadas significa dizer que estas vieram de um mesmo lote de produção de drogas, ou seja que estão ligadas ou correlacionadas.
A análise de solventes residuais em amostras de cocaína sal já vem sendo estudada e encontra-se relativamente bem descrita na literatura73,74. Contudo, até o presente, a identificação de solventes residuais em amostras de cocaína base livre ainda não foi descrita na literatura com clareza; porém, seu estudo é necessário porque a maior casuística de apreensões de cocaína feitas no Brasil pela Polícia Federal é de amostras com essa forma de apresentação.
Ad iç ão d e H2 SO 4( aq )
FOLHAS DE COCA ÁGUA RICA
Conversão da cocaína para a forma salina FASE AQUOSA COM COCAÍNA NA
FORMA DE SAL COCAÍNA BASE LLIVRE filtragem água + cal Adiciona-se solvente orgânico que solubilize a cocaína: Querosene Diesel Gasolina Thinner separação Adição de OH-
Separação da fase orgânica com cocaína
45 Dessa forma, este Capítulo procurou aprimorar o método de determinação de solventes residuais em amostras de cocaína base livre apreendidas pela Polícia Federal do Brasil e correlacionar essas amostras através de métodos quimiométricos.
1.2. Metodologia para Análise de Solventes Residuais em Drogas Ilícitas
Metodologias que identifiquem os perfis químicos de amostras de drogas têm sido desenvolvidas há cerca de 30 anos.73 No entanto, ainda existem poucos grupos de pesquisa que trabalham com essas amostras, tendo em vista seu acesso restrito.
Algumas técnicas analíticas que têm sido utilizadas para a identificação do perfil químico de amostras de cocaína são headspace acoplada com cromatografia gasosa com detector de ionização em chama (HS-CG-DIC), HS-CG-EM e microextração em fase sólida acoplada com cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massas (MEFS-CG-EM).73,75,76 Essas técnicas determinam, dentre outras coisas, alcaloides tropânicos77 e truxilinas78 presentes nas amostras – que fornecem informações a respeito das condições climáticas de cultivo e das espécies das folhas de coca utilizadas para extrair a cocaína, identificando a possível origem da amostra. E também determinam compostos voláteis (solventes orgânicos residuais) – que revelam o método de refino utilizado na produção da amostra.74,76,79
Os pioneiros na busca do perfil químico através de compostos voláteis em amostras de drogas foram Chiarotti e Fucci73 que iniciaram sua pesquisa com 32 amostras de heroína. Tais amostras foram analisadas com HS-CG-DIC e os resultados mostraram que o perfil químico de compostos voláteis pode ser usado para comparar amostras de rua de heroína. Esses autores consideram que essa é uma análise simples e sensível, que permite sua aplicação com uma pequena quantidade de amostra, além de ser uma importante ferramenta para afirmar ou excluir origens comuns de amostras.
Cartier et al.80 fizeram análise de solventes residuais em amostras de cocaína sal usando HS-CG-DIC e HS-CG-EM e correlacionaram algumas dessas amostras. Observaram-se ainda, algumas tendências e variações geográficas no uso de solventes e com isso, sugeriram recomendações no que diz respeito ao controle de certos solventes frequentemente encontrados em amostras.
Morello e Meyers74 estabeleceram em seu trabalho a metodologia experimental para a determinação qualitativa e quantitativa de solventes residuais em cocaína sal. A metodologia foi desenvolvida utilizando HS-CG-EM e a liberação dos solventes ocluídos foi otimizada através da completa solubilização das matrizes cristalinas em solução
46 aquosa de sulfato de sódio 22%. Nesse estudo, 75 amostras de cocaína foram analisadas. Puderam ser identificados e quantificados 25 dos solventes ocluídos mais comumente encontrados em amostras de cocaína sal e heroína.
Outros grupos de pesquisa deram continuidade a esses estudos incluindo além das amostras de drogas81, amostras de saliva82 e cabelo83. O foco das pesquisas passou então a ser como tratar essa grande quantidade de dados. Houve um intenso interesse em formalizar uma medida adequada para verificar similaridades entre amostras. Nessa busca, algumas métricas foram testadas, tais como: distancia euclidiana84, PCA76, função cosseno quadrado85.
Janzen et al.84 propuseram um método para comparação de amostras ilícitas de
cocaína em que os dados brutos das áreas de picos cromatográficos de quatro alcaloides da cocaína (tropacocaína, norcocaína, cis e trans-cinamoilcocaína) foram utilizados para cada amostra. Esses valores foram compilados em uma base de dados computadorizada e com um programa escrito em BASIC. As distâncias euclidianas entre uma amostra de teste e as contidas na biblioteca foram avaliadas para localizar as amostras da biblioteca que estavam mais próximas da amostra de teste. Essa metodologia permitiu a comparação entre amostras e tornou possível obter conclusões em relação ao grupo de origem da amostra.
Em 2002, Chiarotti et al.76 fizeram a avaliação estatística dos resultados obtidos na análise de solventes residuais ocluídos em cristais de cocaína sal utilizando o software UNSCRAMBLER e as amostras foram agrupadas utilizando PCA. A maioria dos grupos obtidos indicaram similaridades de composição química da droga em termos de solventes majoritários e minoritários. Os autores concluíram que essa análise constitui em um indicador útil para agrupar amostras em várias classes de acordo com diferentes tipos de solventes residuais e identificar diversos processos de fabricação clandestinos usados para preparar cocaína ilícita.
Margot et al.85 utilizaram a função cosseno quadrado para a comparação entre amostras. Nessa função, zero é o valor que caracteriza amostras sem nenhuma correlação e 1 o valor que caracteriza uma perfeita correlação, ou seja, as amostras apresentam grande similaridade química. Para o uso dessa função, os cromatogramas de cada amostra foram convertidos em vetores, onde as áreas dos picos cromatográficos dos solventes transformam-se em componentes vetoriais e o cosseno quadrado do ângulo entre esses vetores é utilizado para verificar a similaridade entre as amostras.
47 A função cosseno quadrado continuou sendo utilizada por outros pesquisadores. Esseiva et al.86 discriminaram amostras de heroína por intermédio de medidas de cosseno
quadrado. Consideraram amostras como sendo ligadas quando o valor do cosseno quadrado entre o ângulo dos vetores formados pelo cromatograma multiplicado por um fator de 100, fosse maior ou igual a 99,8.
Dujourdy e Besacier79, também utilizaram a função cosseno quadrado e um conjunto de amostras conhecidas, calcularam todas as possíveis correlações dentro dos grupos de amostras ligadas (correlações intraclasse) e todas as correlações entre as amostras consideradas não ligadas (correlações interclasses). Construíram então um histograma e, após análise dos resultados, escolheram 0,994 como valor limite para discriminar amostras de cocaína ligadas e não ligadas.
Lociro et al.87 buscaram a otimização e harmonização da metodologia analítica e estatística que determina solventes residuais em amostras de cocaína (CG-DIC) e que compara essas amostras (função cosseno quadrado). Dois laboratórios forenses participaram dessa pesquisa nas cidades de Lausanne e Lyon. O objetivo era melhorar a análise cromatográfica das amostras de cocaína para criação de perfis químicos e comparar amostras apreendidas e analisadas em dois laboratórios diferentes. Alguns parâmetros de validação importantes foram testados para verificar o método desenvolvido e demonstrar a sua capacidade: a seletividade do método, a reprodutibilidade do tempo de retenção, a escolha de um agente de derivatização que melhorasse a cromatografia, a influência de adulterantes e diluentes (efeito de matriz), a influência das condições de armazenamento da amostra e a quantidade de amostra pesada para análises. Os resultados obtidos mostraram que, uma vez que o método foi otimizado, a metodologia é robusta para poder permitir a comparação interlaboratorial e o controle jurisdicional sobre os dados. Nesse trabalho, foram utilizadas curvas ROC (do inglês Receiving Operating
Characteristics) e a medida da área sob essas curvas ROC (AUC, do inglês area under the curve) foram utilizadas para avaliar a eficiência dos métodos analíticos. A AUC
permite determinar os valores de cosseno quadrado que melhor discriminam amostras ligadas das não ligadas considerando a melhor relação entre as taxas de falsos positivos e verdadeiros positivos.
Esseiva et al.88 continuaram o trabalho apresentando reflexões sobre os aspectos estatísticos de perfis de drogas ilícitas e, mais especificamente, sobre o cálculo do limiar para a determinação de apreensões ligadas ou não. Um estudo aprofundado da evolução da taxa de verdadeiro positivo e a taxa de falsos positivos em comparações de amostras
48 de heroína e de cocaína demonstrou que não existe uma abordagem universal disponível e que os cálculos têm que ser reavaliados para cada nova aplicação específica.
Todos os trabalhos citados anteriormente apresentam como característica comum o uso de conjuntos de amostras controladas ou conhecidas para a análise de correlações e estabelecimento dos limites que determinam se amostras estão ou não ligadas. Essas estratégias têm como desvantagem a necessidade de conjuntos conhecidos, os quais dependem de informações policiais precisas e exatas sobre as amostras apreendidas. Nesse sentido, essas estratégias podem ser consideradas métodos supervisionados. Contudo, em muitas situações reais essas informações não se encontram disponíveis. Além disso, devido a grande mudança observada nos perfis de adulteração ou refino de drogas, um estudo realizado com amostras apreendidas em um determinado ano pode já não ser representativo do perfil das drogas em anos seguintes. Nesse sentido, o uso de métodos não supervisionados e que possam ser facilmente atualizados ao longo do tempo é de grande importância.
Levando em conta os aspectos destacados no parágrafo anterior, em 2013, um esforço de pesquisa entre a PF e a UnB resultou em um novo método não supervisionado para a determinação dos limites de correlação entre amostras de cocaína, sem o uso de qualquer informação policial ou pericial previamente conhecida. Esse método chamado de ULT (Não Supervisionado de Limite de Correlação, do inglês Unsupervised Linkage
Threshold), baseia-se em análises quimiométricas e foi aplicado para a análise de dados
de HS-CG-EM de amostras de cocaína sal apreendidas pela Polícia Federal Brasileira.89
Encontra-se descrito na dissertação intitulada “Desenvolvimento de uma metodologia
para comparação de amostras de sal de cocaína pela determinação de solventes residuais e análise quimiométrica” e no artigo “Correlation of Cocaine Hydrochloride Samples Seized in Brazil Based on Determination of Residual Solvents: An Innovative
Chemometric Method for Determination of Linkage Thresholds” publicado em 201390. O
método combinou a análise populacional de coeficientes de correlação obtidos pela função cosseno quadrado de pares de amostras com análise hierárquica de agrupamentos (HCA, do inglês Hierarchical Cluster Analysis). O desenvolvimento e a validação do método foram feitos com dois conjuntos de dados específicos. Num primeiro passo, essa abordagem foi aplicada à análise de um conjunto de dados simulados criado a partir de nove classes características de amostras e adição de ruído aleatório. Depois, o método foi aplicado e validado com dados HS-CG-EM obtidos a partir de mais de 250 amostras de cocaína sal apreendidas pela Polícia Federal Brasileira. Em uma aplicação real desse
49 método, puderam ser estabelecidas conexões significativas entre apreensões feitas em quatro diferentes Estados (Ceará, Pará, Paraná e Goiás), locais onde a correlação era aparentemente improvável. Estas correlações foram confirmadas por informações subsequentes e por análises químicas mais abrangentes. Devido a sua generalidade, os autores argumentaram que esse método também pode ser aplicado a outras áreas da perícia forense, onde o conhecimento disponível da população é limitado e os conjuntos de dados são continuamente modificados com a entrada de nova informação.
Em todo o levantamento bibliográfico as pesquisas mais relevantes foram feitas apenas com cocaína sal. A análise de solventes residuais em cocaína na forma de base livre não tem sido abordada com frequência por representar um percentual menor nas apreensões feitas nos países que mais tem investido em pesquisas nessa área (países como Estados Unidos, França, Suíça, Alemanha). Além disso, esse tipo de amostra frequentemente representa um desafio analítico maior pois é de difícil manuseio e